CN108631801A - 低中频信号的中频位置选择方法、装置及接收机 - Google Patents

低中频信号的中频位置选择方法、装置及接收机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低中频信号的中频位置选择方法、装置及接收机。所述方法包括：接收所述低中频信号经过I路和Q路处理后的复信号；将所述复信号进行检测处理，以确定所述复信号的频域干扰分布情况；根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的中频位置。本发明能够动态选择低中频接收机的中频位置，从而更有效的利用滤波器的滤波能力，进而降低基带上的待接收信号中干扰信号的成分。

Description

低中频信号的中频位置选择方法、装置及接收机
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种低中频信号的中频位置选择方法、装置及接收机。
背景技术
随着无线通信技术的迅速发展，低中频接收机以其较低的成本和较优的抗镜像干扰能力，使其在窄带系统领域得到了广泛的应用。低中频接收机主要用于将射频接收机上的射频信号变频到低中频基带接收机上，经过模拟数字转换后，再由数字信号处理电路变频到基带上。
低中频接收机工作原理如图1所示；射频信号从天线进入接收机，通过射频带选滤波器将部分干扰滤出后，进入低噪声放大器，将所述射频信号进行初步放大；然后，将所述射频信号在正交解调器内与本振信号混频，再将所述低中频信号经过IQ两路模数转换器进行采样并滤波后，以复信号形式送入数字下变频器DDC，将所述IQ复信号形式的数据变频到基带。
其中，低中频接收机在将射频信号变频为基带信号的过程中，会有干扰信号随着低中频信号存在于接收机上，使实际获得的中频信号信号质量较差。图2为使用低中频接收机将射频信号变频到基带过程中的信号变化图；其中，fc为射频上的待收信号，fIF为混合后变频到中频上的待接收信号，fB1及fB2均为干扰信号。
由于现有技术中滤波器位置固定，而待收信号fIF的位置不同，滤波器的滤出干扰信号能力有所差异，以至于对接收机的工作性能产生影响。因此，低中频信号的中频位置的选择对于接收机中滤波器的滤波性能好坏具有重大意义。
发明内容
本发明提供的低中频信号的中频位置选择方法、装置及接收机，能够动态选择低中频接收机的中频位置，从而更有效的利用滤波器的滤波能力，进而降低基带上的待接收信号中干扰信号的成分。
第一方面，本发明提供一种低中频信号的中频位置选择方法，包括：
接收所述低中频信号经过I路和Q路处理后的复信号；
将所述复信号进行检测处理，以确定所述复信号的频域干扰分布情况；
根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置。
可选地，所述将所述复信号进行检测处理，以确定所述复信号的频域干扰分布情况包括：
将接收到的复信号，进行快速傅立叶变换得到2n组复数，其中，n为自然数；
对所述2n组复数取模值变为2n组实数；
将所述2n组实数根据采样率及系统频带均分为M组频率段；
将所述M组频率段中每组频率段内的实数分别求和，得到所述复信号的M个频率值。
可选地，所述根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置包括：
根据系统默认中频位置及抗混叠滤波器频响，确定所述M组频率段中每组频率段内信号的实际强度值；
将所述默认中频位置左侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AL，以及将所述默认中频位置右侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AR；
根据所述AL和AR的大小关系选择所述低中频信号的位置。
可选地，所述每组频率段的信号实际强度值表示为：
Ak＝ARk×Gk
其中，ARk表示第k个频率段的信号幅度大小，Gk表示第k个频率段的滤波器增益，且Gk是已知的。
可选地，所述根据所述AL和AR的大小关系选择低中频信号的位置包括：
当AL大于AR时，则所述低中频信号在零频信号的左侧；
当AL小于AR时，则所述低中频信号在零频信号的右侧。
第二方面，本发明提供一种低中频信号的中频位置选择装置，包括：
接收单元，用于接收所述低中频信号经过I路和Q路处理后的复信号；
检测单元，用于将所述复信号进行检测处理，以确定所述复信号的频域干扰分布情况；
确定单元，用于根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置。
可选地，所述检测单元包括：
第一处理模块，用于将接收到的数字中频信号进行快速傅立叶变换得到2n组复数，其中，n为自然数；
第二处理模块，用于对所述2n组复数取模值变为2n组实数；
第三处理模块，用于将所述2n组实数根据采样率及系统频带均分为M组频率段；
第四处理模块，用于将所述M组频率段中每组频率段内的实数分别求和，得到所述复信号的M个频率值。
可选地，所述确定单元包括：
第五处理模块，用于根据系统默认中频位置及抗混叠滤波器频响，确定所述M组频率段中每组频率段内信号实际强度值；
第六处理模块，用于将所述默认中频位置左侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AL，以及将所述默认中频位置右侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AR；
第七处理模块，用于根据所述AL和AR的大小关系选择所述低中频信号的位置。
可选地，所述每组频率段的信号实际强度值可表示为：
Ak＝ARk×Gk
其中，ARk表示第k个频率段的信号幅度大小，Gk表示第k个频率段的滤波器增益，且Gk是已知的。
可选地，所述第七处理模块还用于，
当AL大于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的左侧；
当AL小于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的右侧。
第三方面，本发明提供一种接收机，所述接收机包括上述低中频信号的中频位置选择装置。
本发明实施例提供的低中频信号的中频位置选择方法、装置及接收机，通过对接收到的低中频信号进行检测处理，并确定所述低中频信号的频域干扰分布情况，然后，根据所述低中频信号的频域干扰分布情况选择中频信号的位置，能够动态选择低中频接收机的中频位置，从而更有效的利用滤波器的滤波能力，进而降低基带上的待接收信号中干扰信号的成分。
附图说明
图1为现有技术中低中频接收机的工作原理图；
图2为低中频信号由射频到基带的信号变化示意图；
图3为本发明一实施例低中频信号的中频位置选择方法的流程图；
图4为本发明一实施例确定复信号的频域干扰分布的流程图；
图5为本发明另一实施例确定复信号的频域干扰分布情况的示意图；
图6为本发明一实施例选择低中频信号位置的流程图；
图7为本发明一实施例低中频信号检测流程图；
图8为低通滤波器与复带通滤波器的性能对比图；
图9为本发明一实施例低中频信号的中频位置选择装置结构示意图；
图10为本发明图7中检测单元12的结构示意图；
图11为本发明图7中确定单元13的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种低中频信号的中频位置选择方法，如图3所示，所述方法包括：
S11、接收所述低中频信号经过I路和Q路处理后的复信号；
S12、将所述复信号进行检测处理，以确定所述复信号的频域干扰分布情况；
S13、根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置。
本发明实施例提供的低中频信号的中频位置选择方法，通过对接收到的低中频信号进行检测处理，并确定所述低中频信号的频域干扰分布情况，然后，根据所述低中频信号的频域干扰分布情况选择中频信号的位置，能够动态选择低中频接收机的中频位置，从而更有效的利用滤波器的滤波能力，进而降低基带上的待接收信号中干扰信号的成分。
可选地，如图4所示，所述将所述复信号进行检测处理，以确定所述复信号的频域干扰分布情况包括：
S121、将接收到的复信号，进行快速傅立叶变换得到2n组复数，其中，n为自然数；
可选地，FFT的长度Lfft按照如下公式选取：
Lfft_min＝Nf×Np
其中，Nf表示需要检测的频率段个数，Np表示每个频率段需要快速傅里叶变换的点数。
例如：如果需要检测当前频带以及左右两侧各2个临频信号，则Nf＝5。为保证一定的数值稳定性，Np一般取2～8。
可选地，Np取值约小，快速傅里叶变换选取的信号长度也就越小，成本也就越低，同时，数值稳定性相对会变差。
可选地，Lfft的取值大于Lfft_min，且为2的整数倍；
S122、对所述2n组复数取模值变为2n组实数；
S123、将所述2n组实数根据采样率及系统频带均分为M组频率段；
S124、将所述M组频率段中每组频率段内的实数分别求和，得到所述复信号的M个频率值。
可选地，如图5所示，为确定复信号的频域干扰分布情况的示意图；
其中，将接收到的信号进行快速傅里叶变换，快速傅立叶变换主要用于将时域信号转化成频域信号。针对于大部分应用，由于需要检测的频宽范围和划分的频率段数量有限，只需要很小长度的FFT就可以实现。经过所述快速傅里叶变换后得到接收信号的幅值，并将各个幅值划分为多个频率段，对每组频率段内的幅值进行求和得到各个频率段的幅值大小。
可选地，如图6所示，所述根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置包括：
S131、根据系统默认中频位置及抗混叠滤波器频响，确定所述M组频率段中每组频率段内信号的实际强度值；
S132、将所述默认中频位置左侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AL，以及将所述默认中频位置右侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AR；
S133、根据所述AL和AR的大小关系选择所述低中频信号的位置。
可选地，所述每组频率段的信号实际强度值表示为：
Ak＝ARk×Gk
其中，ARk表示第k个频率段的信号幅度大小，Gk表示第k个频率段的滤波器增益，且Gk是已知的。
可选地，所述根据所述AL和AR的大小关系选择低中频信号的位置包括：
当AL大于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的左侧；
当AL小于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的右侧。
可选地，AL和AR的大小关系由如下公式确定；
AL＝Wi-1AR(i-1)+Wi-2AR(i-2)+……Wi-JAR(i-J)
AR＝Wi-1AR(i+1)+Wi-2AR(i+2)+……Wi-JAR(i+J)
其中，W代表权重，ARi代表0频位置右侧的第i个频率段，ALi代表0频位置左侧的第i个频率段，对比AL，AR，若此时信号在fIF及正频域位置，则当左侧干扰大于右侧干扰一定阈值的情况下，AL>AR，则将中频切到-fIF。否则，维持当前中频。若此时信号在-fIF即负频域位置，则当右侧干扰大于左侧干扰一定阈值的情况下，AR>AL，则将中频切到fIF，在新的中频位置上，持续执行上述过程。
可选地，如图7所示，为所述低中频信号检测流程图，其中，波形1为所述数字中频信号的波形图，通过傅里叶变换，将所述数字中频信号从时域转换到频域，得到波形2，求取波形2中各个采样点的幅值，并将所述波形2按照频率大小划分为R1、R2、R3、R4四个频率段，并在每组频率段内求和，得到各个频率段内信号的幅度和，从而确定所述数字中频信号的频域干扰分布情况。
可选地，当中频位置选择完成后，可以采用低通滤波器进行滤波，如图8所示，为低通滤波器与现有技术中采用的复带通滤波器的滤波性能对比图，可见，低通滤波器的滤波性能要优于复带通滤波器。
本发明实施例还提供一种低中频信号的中频位置选择装置，如图9所示，所述装置包括：
接收单元11，用于接收所述低中频信号经过I路和Q路处理后的复信号；
检测单元12，用于将所述复信号进行检测处理，以确定所述复信号的频域干扰分布情况；
选择单元13，用于根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置。
本发明实施例提供的低中频信号的中频位置选择装置，通过对接收到的低中频信号进行检测处理，并选择所述低中频信号的频域干扰分布情况，然后，根据所述低中频信号的频域干扰分布情况选择选择中频信号的位置，能够动态选择低中频接收机的中频位置，从而更有效的利用滤波器的滤波能力，进而降低基带上的待接收信号中干扰信号的成分。
可选地，如图10所示，所述检测单元12还包括：
第一处理模块121，用于将接收到的数字中频信号进行快速傅立叶变换得到2n组复数，其中，n为自然数；
第二处理模块122，用于对所述2n组复数取模值变为2n组实数；
第三处理模块123，用于将所述2n组实数根据采样率及系统频带均分为M组频率段；
第四处理模块124，用于将所述M组频率段中每组频率段内的实数分别求和，得到所述复信号的M个频率值。
可选地，如图11所示，所述确定单元13还包括：
第五处理模块131，用于根据系统默认中频位置及抗混叠滤波器频响，确定所述M组频率段中每组频率段内信号实际强度值；
第六处理模块132，用于将所述默认中频位置左侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AL，以及将所述默认中频位置右侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AR；
第七处理模块133，用于根据所述AL和AR的大小关系选择所述低中频信号的位置。
可选地，所述每组频率段的信号实际强度值可表示为：
Ak＝ARk×Gk
其中，ARk表示第k个频率段的信号幅度大小，Gk表示第k个频率段的滤波器增益，且Gk是已知的。
可选地，所述第七处理模块133还用于，
当AL大于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的左侧；
当AL小于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的右侧。
本发明实施例还提供一种接收机，所述接收机包括上述低中频信号的中频位置选择装置。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种低中频信号的中频位置选择方法，其特征在于，包括：
接收所述低中频信号经过I路和Q路处理后的复信号；
将所述复信号进行检测处理，以选择所述复信号的频域干扰分布情况；
根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述复信号进行检测处理，以确定所述复信号的频域干扰分布情况包括：
将接收到的复信号，进行快速傅立叶变换得到2n组复数，其中，n为自然数；
对所述2n组复数取模值变为2n组实数；
将所述2n组实数根据采样率及系统频带均分为M组频率段；
将所述M组频率段中每组频率段内的实数分别求和，得到所述复信号的M个频率值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置包括：
根据系统默认中频位置及抗混叠滤波器频响，确定所述M组频率段中每组频率段内信号的实际强度值；
将所述默认中频位置左侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AL，以及将所述默认中频位置右侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AR；
根据所述AL和AR的大小关系选择所述低中频信号的位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述每组频率段的信号实际强度值表示为：
Ak＝ARk×Gk
其中，ARk表示第k个频率段的信号幅度大小，Gk表示第k个频率段的滤波器增益，且Gk是已知的。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述AL和AR的大小关系选择低中频信号的位置包括：
当AL大于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的左侧；
当AL小于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的右侧。
6.一种低中频信号的中频位置选择装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收所述低中频信号经过I路和Q路处理后的复信号；
检测单元，用于将所述复信号进行检测处理，以选择所述复信号的频域干扰分布情况；
选择单元，用于根据所述复信号的频域干扰分布情况选择低中频信号的位置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括：
第一处理模块，用于将接收到的数字中频信号进行快速傅立叶变换得到2n组复数，其中，n为自然数；
第二处理模块，用于对所述2n组复数取模值变为2n组实数；
第三处理模块，用于将所述2n组实数根据采样率及系统频带均分为M组频率段；
第四处理模块，用于将所述M组频率段中每组频率段内的实数分别求和，得到所述复信号的M个频率值。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括：
第五处理模块，用于根据系统默认中频位置及抗混叠滤波器频响，确定所述M组频率段中每组频率段内信号实际强度值；
第六处理模块，用于将所述默认中频位置左侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AL，以及将所述默认中频位置右侧的所有频率段内所述干扰信号实际强度值进行加权求和得到AR；
第七处理模块，用于根据所述AL和AR的大小关系选择所述低中频信号的位置。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述每组频率段的信号实际强度值表示为：
Ak＝ARk×Gk
其中，ARk表示第k个频率段信号幅度大小，Gk表示第k个频率段的滤波器增益，且Gk是已知的。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第七处理模块还用于，
当AL大于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的左侧；
当AL小于AR时，选择所述低中频信号在零频信号的右侧。
11.一种接收机，其特征在于，所述接收机包括如权利要求6至10中任一项所述的低中频信号的中频位置选择装置。
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